浮力与压强易错点和常考点 中学物理

浮力与压强易错点和常考点  中学物理


压力和重力

(1)压力和重力是两个性质完全不同的物理量,比较如下:


浮力与压强易错点和常考点  中学物理

(2)压力一般不等于重力,压力和重力的大小没有必然的联系,只有当物体放在水平支持面上时,并且没有外力时,压力和重力的大小才相等。如图中压力情况:


浮力与压强易错点和常考点  中学物理

压力分别为(a)G; (b)G-F; (c)F; (d)F; (e)F-G。

受力面积和底面积

受力面积是指物体间相互接触并相互挤压部分的面积,这个面积不一定等于底面积(如图所示)。

(a)图中甲对乙的受力面积为S乙;

(b)图中甲对地的受力面积为S甲(甲对地压力为G甲+G乙);

(c)图中甲对乙的受力面积为a2。

(1)阿基米德原理内容及公式:

①内容:浸在液体里的物体受到液体竖直向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。

②公式:F浮=G排=m排g=ρ液gV排,式中ρ液表示液体的密度,V排是被物体排开的液体的体积,g取9。8N/kg。

(2)阿基米德原理的五点透析:

①原理中所说的“浸在液体里的物体”包含两种状态:一是物体的全部体积都浸入液体里,即物体浸没在液体里;二是物体的一部分体积浸入液体里,另一部分露在液面以上。

②G排指被物体排开的液体所受的重力,F浮= G排表示物体受到的浮力的大小等于被物体排开的液体的重力。

③V排是表示被物体排开的液体的体积,当物体全部浸没在液体里时,V排=V物;当物体只有一部分浸入液体里时,则V排

④由F浮=G排=m排g=ρ液gV排可以看出,浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关,而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、液体的多少等因素无关。

⑤阿基米德原理也适用于气体,但公式中ρ液应该为ρ气。

计算压强的两个公式

(1)压强公式p=F/s是压强定义的表达式,它表示压强与压力、受力面积三者的关系,是适应于固体、液体和气体的一般公式。 p=ρgh是液体压强公式,适用于计算液体压强,是在p=的基础上推导出来的。

(2)应用公式p=计算压强时,注意F为垂直作用在物体表面上的力,不是物体的重力,S是受力面积,是指物体间相互接触并互相挤压部分的面积,不一定等于物体的底面积也不一定等于支撑面的面积。将公式变形为F=pS或S=可以计算压力和受力面积。

(3)应用p=ρgh计算液体压强时,注意h是从液面向下的垂直深度,不是到底部的高度。

(4)注意液体对容器底部压力的大小不一定等于液体的重力,计算压力时应该用液体对底面的压强乘以受力面积,只有柱形容器中液体对容器底部的压力才等于液体的重力。

【典例】 在一个重8N,底面积为0。02m2的容器里装56N的水,容器中水的深度为0。2m。把它放在水平桌面上,如图所示(g=10N/kg)。求:

(1)水对容器底部的压强和压力;

(2)容器对桌面的压力和压强。

【解析】

(1)根据p=ρ液gh可得水对容器底部的压强为:

p1=1。0×103kg/m3×10N/kg×0。2m=2 000Pa。

则根据压力的定义式F=pS得水对容器底部的压力:F1=2 000Pa×0。02m2=40N。

本问题典型错解:水对容器底部的压力为F=G液=56N,由p=求得水对容器底部的压强为p==2 800Pa。

(2)容器对桌面的压力F2=G容器+G液=8N+56N=64N,由p=得容器对桌面压强为p==3 200Pa。

本问题典型错解:容器对桌面的压力为F=F1+G容器=40N+8N=48N,因此由p=求得水对容器底部的压强误求为p==2 400Pa。

【点评】p=F/s是压强的定义式,即适用于任何情况(固、液、气)。尤其要注意F是指压力,S是指受力面积(即压力的作用面积)。对于液体压强来说,p=ρ液gh对液体压强的求解来说是绝对正确的,可以放心大胆的应用;p=也适用液体,但使用时要注意上述错例中提到的问题。

固体、液体和气体中的压强特点

(1)固体可以沿力的方向大小不变地传递压力,如在钉钉子时,加在钉帽上的压力可以大小不变地传递到钉子尖端。

(2)帕斯卡原理:加在被密封液体上的压强能被液体大小不变地向各个方向传递,也就是说液体具有流动性,在密闭容器中,液体可以大小不变地传递压强。比如在液压机的大小活塞上的液体压强相同,但由于活塞面积不同,在两个活塞上的压力却不同。

(3) 由于大气的密度不均匀,因此大气压强只能通过测量得到。若已知大气压强p0和面积S可以根据F=p0S计算大气压力的大小。对于一定质量的气体,其压强越大,体积就越小;压强越小,体积越大。

求浮力的方法

称重法:用弹簧测力计测出物体的重力G,再用弹簧测力计测出物体浸在液体中的示数G',则物体在液体中受到的浮力F=G-G';

压差法:F浮=F上-F下,F上为物体受到的液体对它向上的压力,F下为物体受到的液体对它向下的压力。

阿基米德原理:F浮=G排液=ρ液gV排

平衡法:F浮=G;当物体悬浮或漂浮时,物体只受重力和浮力作用,且处于静止状态,此时浮力与重力相平衡。

应用浮力的知识计算或测量物体的密度

应用浮力的知识测量密度的方法有以下几种:

(1)利用悬浮的条件(ρ物=ρ液),如医院里常用这种方法测量血液的密度;

(2)利用称重法,用弹簧测力计称出物体的重力和受到的浮力,根据物体的重力计算出物体的质量,根据受到的浮力和液体的密度计算出物体的体积,再计算物体的密度;

(3)利用量筒(或溢水杯等)测出物体的体积和漂浮时排开液体的体积,根据漂浮条件F浮=G物,计算出物体的质量,再计算出物体的密度;

(4)直接利用密度计测量液体的密度。

物体受力情况分析

(1)漂浮或悬浮的物体受两个力,重力和浮力,且二力平衡,即F浮=G;

(2)物体在拉力的作用下浸没在液体中静止时,物体受到三个力的作用,分别是重力、浮力和拉力,它们的关系为:F浮+F拉=G;

(3)物体静止在容器底部(不是紧密接触)时,物体受到三个力的作用,分别是重力、浮力和支持力,它们的关系为:F浮+N=G。


分享到:


相關文章: